JP3199176B2 - 定着用ヒータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機など
の画像形成装置におけるトナーの定着に用いられる定着
用ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、ＬＢＰ（ｌａｓｅｒ ｂ
ｅａｍ ｐｒｉｎｔｅｒ）またはファクシミリ等におい
ては、静電的手段により紙葉類等の記録体に所要の画像
にトナーを付着させて現像した後に、ヒータによってト
ナーを加熱して記録材に定着させる。ここで用いられる
定着用ヒータは、細長い電気絶縁性の基板上に帯状に抵
抗発熱体が形成されたものであって、抵抗発熱体の両端
間に端子を通じて給電を行うことによって抵抗発熱体が
発熱する。

【０００３】このような定着用ヒータとして、特開平５
−１３５８４９号公報に開示されるものが知られてい
る。この定着用ヒータは、その基板上に温度検知素子
（サーミスタチップ）が実装されており、この温度検知
素子により基板ひいては定着用ヒータ自体の発熱温度を
検出するものである。そして、画像形成装置に組み込ま
れての使用においては、前記の検知信号は画像形成装置
が備える制御部に送出され、制御部によって抵抗発熱体
を所要の温度に発熱させることができるよう検出信号に
基づいて抵抗発熱体への給電の制御を行う。

【０００４】上記定着用ヒータは、ヒータ自体に直接に
温度検知素子が設けられているため、定着用ヒータの温
度を非常に精度良く検知できるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の定着用ヒータ
は、画像形成装置への組込作業性を考慮すると、温度検
知素子を定着用ヒータに取り付けた後に制御部と温度検
知素子との電気的接続を行うことが好ましい。そして、
さらに、温度検知素子は通常は非常に小さなチップ状を
なしていることが多いため、温度検知素子の基板への実
装後にこの温度検知素子への結線を行うことは、作業性
が悪い。したがって、例えば回路基板装置に電気部品を
実装するように、温度検知素子に通電をするための通電
体すなわち通電パターンおよび通電端子を基板上に形成
した後にこの通電パターンに電気接続するように温度検
出素子を実装し、この通電端子を用いて制御部との電気
接続をするのが好ましい。

【０００６】しかしながら、基板上には、抵抗発熱体や
これに給電を行うための給電端子が設けられており、限
られた大きさの基板上にさらに温度検知素子に通電をす
るための通電パターンや通電端子を配置した場合、様々
な問題が生じる。

【０００７】すなわち、細長い定着用ヒータの長手方向
における抵抗発熱体が形成された領域は記録体を加熱摺
動させる部分であるため、この部分から通電のための電
線を引き出すのは困難である。また、定着用ヒータを画
像形成装置に装着した後の各端子への結線の作業性につ
いても考慮する必要がある。なお、抵抗発熱体へ流す電
流は、温度制御回路をできる限り簡単なものとするため
に交流電流を流すのが一般的となっている。また、温度
検知素子には、一般的にサーミスタなどが用いられるた
め直流電流を流すものとなっている。

【０００８】本発明は、上記の問題点を解決し得る定着
用ヒータおよび画像形成装置を提供すことを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の定着用
ヒータは、細長い電気絶縁性の基板と、基板の一面に形
成された細長い抵抗発熱体と、抵抗発熱体の一端に電気
的に接続され基板の一面の一端部に形成された給電端子
と、抵抗発熱体の他端に電気的に接続され基板の一端部
に形成された他の給電端子と、抵抗発熱体と熱結合して
基板の他面に形成され一対の電極を有するサーミスタ
と、それぞれの一端がサーミスタの各電極に電気的に接
続され基板の他面に形成された一対の通電パターンと、
一対の通電パターンの他端にそれぞれ電気的に接続され
基板の他端部に形成された一対の通電端子とを具備して
いることを特徴とする。

【００１０】本発明の定着用ヒータは、細長い基板の各
端部にそれぞれ一対の給電端子および一対の通電端子を
分けて設けたので、抵抗発熱体へ給電を行うための給電
端子とサーミスタに通電するための通電端子とが基板の
両端に分かれ且一対同士が近接して設けられる。したが
って、結線作業にあたって、給電端子と通電端子とを混
同することが発生しにくくなる。

【００１１】また、抵抗発熱体へ給電を行うための一対
の給電端子同士およびサーミスタに通電するための一対
の通電端子同士がそれぞれ近接しているので、各一対の
端子同士をそれぞれ１つのコネクタを用いて電気接続す
ることができ、接続作業が容易となる。

【００１２】請求項２に記載の定着用ヒータは、請求項
１に記載の定着用ヒータにおいて、通電端子の少なくと
も一方は基板の一面に形成され、一方の通電パターンの
他端に基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接
続されていることを特徴とする。

【００１３】本発明の定着用ヒータは、請求項１に記載
の定着用ヒータの作用に加えて次の作用を奏する。すな
わち、通電端子の少なくとも一方は基板の一面に形成さ
れているので、一対の給電端子および一対の通電端子
は、少なくとも一対の一方が基板の一面に設けられてい
るから、この一面が露出するように定着用ヒータを画像
形成装置に装着すれば、装着後に各端子への電気接続を
コネクタを用いて行なう場合に、端子の位置がわかり易
くコネクタの接続が行い易い。また、基板の両端にコネ
クタを装着することになるため、このコネクタで定着用
ヒータと画像形成装置との固定を行えるようにすれば、
定着用ヒータをその両端部において固定でき、その他の
固定手段の一部または全部を省略でき、定着ヒータの画
像形成装置への組込み作業を簡素化できる。

【００１４】請求項３に記載の定着用ヒータは、請求項
１または２に記載の定着用ヒータにおいて、サーミスタ
は抵抗発熱体のほぼ真裏に形成されていることを特徴と
する。

【００１５】本発明によれば、抵抗発熱体への通電電流
とサーミスタへの通電電流は基板によって遮断されサー
ミスタを流れる温度検知信号への雑音の侵入を防止でき
るとともに、抵抗発熱体とサーミスタとの距離が十分に
小さくサーミスタへ抵抗発熱体の温度を素早く伝えるこ
とができる。

【００１６】請求項４に記載の定着用ヒータは、請求項
１ないし３のいずれか一記載の定着用ヒータにおいて、
他の給電端子は基板の他面に形成され、抵抗発熱体の他
端に基板を貫通するスルーホールを介して電気的に接続
されていることを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、各給電端子は基板の表裏
面にそれぞれ別れて設けられているため、基板平面上に
おける両端子の距離を十分に近付けることができ、最も
好ましくは重ねることができる。したがって、両端子を
１つのコネクタで給電を行う場合であってもこのコネク
タを小型にすることが可能となる。

【００１８】請求項５に記載の画像形成装置は、記録体
にトナーを付着させて所要の画像を

【００１９】形成する画像形成手段と、請求項１ないし
４のいずれか一記載の定着用ヒータにより、記録材に付
着しているトナーを定着させる定着手段とを具備してい
ることを特徴とする。

【００２０】本発明の画像形成装置は、請求項１ないし
４のいずれか一記載の定着用ヒータを備えているため、
請求項１ないし請求項４に記載の定着用ヒータの作用を
奏する。そして、これにより、定着用ヒータの組込み作
業性を高めることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。図１は本発明の定着用ヒータの
一実施形態を示す正面図、図２は同じく背面図、図３は
図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、図４及び図５は本
発明の定着用ヒータの一実施形態の要部断面図、図６は
同じく要部正面図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面
図、図８はエレクトロマイグレーンョンに関する特性
図、図９は抵抗発熱体の抵抗測定方法に関する説明図で
ある。

【００２２】図において、２１はアルミナで形成された
細長い平板状の基板で、０．３〜２．０ｍｍの範囲の所
定の厚さを有する。そして基板２１の一面上には基板２
１の長手方向に沿って、均等な厚さの抵抗発熱体２２が
形成されている。この抵抗発熱体２２は、加熱摺動させ
る記録体の幅と同等以上の長さを有して帯状に成形され
ており、例えば銀・パラジウムを主成分として形成さ
れ、所定の抵抗値に設定されている。

【００２３】また、基板２１の一面には、例えば銀・白
金の導電材料を含み厚さが５〜２５μｍ程度の範囲で形
成されたＬ字状の給電パターン２４と、同じく厚さが５
〜２５μｍ程度の範囲で形成された矩形状の２つの通電
端子２６，２７が設けられている。

【００２４】抵抗発熱体２２は、その一端が矩形状に形
成されており、この端部の上面には略同形状の、例えば
銀からなる給電端子２８が積層されている。また抵抗発
熱体２２の他端には、給電パターン２４が重ね合わされ
るように積層されて接続されている。

【００２５】給電パターン２４の他端部には、基板２１
を貫通するように設けられた直径が０．１〜１．０ｍｍ
程度のスルーホール２９を介して基板２１の他面に形成
された給電パターン３１の片端部が接続されている。な
お、スルーホール２９には、その内面に貫通導電部材３
０が形成されており、この貫通導電部材３０によって給
電パターン２４と給電パターン３１が電気的に接続され
ている。給電パターン３１は、例えば銀によって厚さが
５〜２５μｍ程度の範囲で形成され、略Ｌ字状をなして
いる。給電パターン３１の他端は基板２１の他面の一端
つまり給電端子２８のほぼ裏側に位置し、矩形状に形成
されている。そして、この一端に抵抗発熱体２２に給電
するための他方の給電端子３２が積層して形成されてい
る。

【００２６】一方、通電端子２６，２７には、それぞれ
絶縁基板２１を貫通するように設けられた直径が０．１
〜１．０ｍｍ程度のスルーホール３３を介して通電パタ
ーン３５，３６に電気的に接続されている。スルーホー
ル３３の内面には貫通導電部材３４が形成されており、
この貫通導電部材３４によって通電端子２６，２７と通
電パターン３５，３６とが電気的に接続されている。通
電パターン３５，３６は、例えば銀・パラジウムを主成
分とする導電材料を含んで形成されている。また通電パ
ターン３６，３７は、それぞれの他端が、基板２１の他
面において所定の間隔をもって近接して形成され、これ
らの他端の間にサーミスタ３７が取着されている。サー
ミスタ３７は図示しない一対の電極を有しており、この
電極がそれぞれ通電パターン３６または通電パターン３
７に電気接続されている。

【００２７】そして図３に示すように、給電端子２８，
３２および通電端子２６，２７を除いた基板２１上に
は、抵抗発熱体２２、給電パターン２４，３１および通
電パターン３５，３６を覆うように、保護層３８，３９
が形成されている。この保護層３８，３９は、例えばガ
ラスを主成分とするものであって、厚さは２０〜１００
μｍ程度に形成されている。

【００２８】ここで、図４および図５に示すように各ス
ルーホール２９，３３内には、保護層３８，３９を形成
しているガラス材料が充填され、またスルーホール２
９，３３の開口角部の近傍においても、保護層３８，３
９が他の部分と同等の厚さに形成されている。これによ
り、保護層３８，３９の表面はスルーホール２９，３３
上の部分からその他の部分にかけて略平面状に形成され
ている。

【００２９】以上のような定着用ヒータにおいて、保護
層３８，３９の膜厚が、約４０μｍとなるように形成
し、抵抗発熱体２２、給電パターン２４，３１および通
電パターン３５，３６上における保護層３８，３９の表
面とこれらパターンとの間の電気絶縁耐圧を測定したと
ころ、スルーホール２９，３３の開口角部の近傍を含
め、全ての部位で２５００Ｖ以上の値が得られた。な
お、保護層３８，３９は、膜厚が２０μｍ以上となるよ
うに形成すれば、スルーホール２９，３３の開口角部の
近傍の膜厚も、若干薄くなるものの十分な絶縁耐圧が得
られる厚さに形成できる。

【００３０】なお、保護層を約４０μｍとなるように形
成し、従来のようにスルーホール内に保護層を形成する
絶縁材料が充填させない場合は、スルーホールの開口角
部の保護層の膜厚が薄いために、他の部位では２５００
Ｖ以上の電気絶縁耐圧が得られているものの、この部分
での電気絶縁耐圧は７００Ｖ程度となってしまってい
た。

【００３１】このように本実施の形態によれば、スルー
ホール２９，３３の開口角部の近傍を含め、全ての部位
で保護層３８，３９の膜厚が安定して十分に厚さを確保
できることとなり、電気絶縁耐圧のばらつきの少ない信
頼性の高い定着用ヒータが得られる。

【００３２】図８は横軸に経過時間をとり縦軸に印加電
圧をとったエレクトロマイグレーンョンの特性図であ
る。この図のように、温度８０℃、湿度９５％の高温多
湿の環境条件において、通電パターン３５，３６間に５
０Ｖの電圧を印加した状態の０．６ｍｍの間隔を取った
２点間での電圧を測定したところ、特性曲線Ｘのように
時間ｔｏで電圧を印加し、月単位で見た時間経過後にお
いても０Ｖと変わらず短絡状態となってしまうことがな
い。このように、通電パターン３５，３６の表面上に保
護層４０が被着されているので、エレクトロマイグレー
ションの発生を防止でき、サーミスタ３７のからの温度
検知信号に乱れが生じるのを低減でき、温度制御の信頼
性を高めることができる。

【００３３】なお、従来のように通電パターンの表面上
に保護層を被着していない場合には、図８の特性曲線Ｙ
のように時間ｔｏで電圧を印加して分単位の短時間が経
過した後の時間ｔ１において、エレクトロマイグレーン
ョンが発生し短絡状態となってしまう。

【００３４】なお、上記の実施例では一対の通電パター
ン３５，３６上に保護層４０を被着したが、エレクトロ
マイグレーンョンの発生が想定される部位についてのみ
部分的に保護層４０を被着してもよく、また保護層３
８，３９はガラスに限るものではない。

【００３５】一方、定着用ヒータの発熱温度分布のばら
つきの良否については、次のようにして行う。まず、図
９に示すように、抵抗発熱体２２の全長をＬ、全抵抗値
をＲとし、全長Ｌを４等分して、一方の端子２８側の端
部のＭ点を基準に、Ｌ／４の位置をＮ点、２Ｌ／４の位
置をＯ点、３Ｌ／４の位置をＰ点、４Ｌ／４の位置、す
なわち他端部をＱ点とする。

【００３６】そこで、発熱温度分布のばらつきの良否を
判定する対象の抵抗発熱体２２について、一方の端子２
８と各Ｎ点、Ｏ点、Ｐ点、Ｑ点との間の抵抗値Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４をそれぞれ測定する。そして測定された
それぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の平均値Ｒａ
ｖｅ及び標準偏差σを算出する。

【００３７】次いで、算出された標準偏差σを１００分
率で示し、予め設定した発熱温度分布の良否の限度見本
となる抵抗発熱体の検量データから得られた対応する数
値と、１００分率で示された標準偏差σとを比較し、限
度内にあるものを良と判定し、それ以外を不良と判断す
る。

【００３８】例えばＬ＝３００ｍｍとし、Ｒ＝３０Ωと
すると、一方の端子２８とＭ点から７５ｍｍ離れたＮ点
での抵抗値、同じくＭ点から１５０ｍｍ離れたＯ点での
抵抗値、Ｍ点から２２５ｍｍ離れたＰ点での抵抗値、Ｍ
点から３００ｍｍ離れたＱ点での抵抗値についてそれぞ
れ測定し、その標準偏差σ０を求め、これに基づき発熱
温度分布のばらつきの良否を判定する。

【００３９】このように、発熱温度分布のばらつきの良
否を判定にするに際し、通電加熱したものの表面温度を
直接測定することなく、測定が簡単に行える抵抗値の測
定によって温度分布のばらつきの良否の判定が、迅速か
つ正確に行える。また予め設定した見本との間での数値
比較で判定が行えるため、容易に測定及び判定の自動化
を実現することができる。

【００４０】さらに、抵抗発熱体２２の、例えばトリミ
ング時に抵抗測定を実施し、温度分布が所定のものとな
るよう事前に補正を行うことができる。また他の発熱体
の設計に際しても、まず、抵抗値から設計を始めていく
ことができ、容易に発熱体を設計することができる。

【００４１】なお、上記によらず抵抗発熱体２２の図９
での左半分のＭＯ間の抵抗値ＲMOと、右半分のＯＱ間の
抵抗値ＲOQを測定し、ＲMOとＲOQとの差を全体の抵抗値
Ｒで除し１００分率で示した値について、同じく予め設
定した発熱温度分布の良否の限度見本となる抵抗発熱体
の検量データから得られた対応する数値と比較しても同
様の判定を行うことができる。

【００４２】本発明は上記の実施の形態のみに限定され
るものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜の変更
を許容し得るものである。

【００４３】

【発明の効果】請求項１に記載の定着用ヒータによれ
ば、細長い基板の各端部にそれぞれ一対の給電端子およ
び一対の通電端子を分けて設けたので、給電端子と通電
端子とが基板の両端に分かれ且一対同士が近接して設け
られ、結線作業にあたり給電端子と通電端子とを混同す
ることが発生しにくくなる。

【００４４】また、一対の給電端子同士および一対の通
電端子同士がそれぞれ近接しているので、各一対の端子
同士をそれぞれ１つのコネクタを用いて電気接続するこ
とができ、接続作業が容易となる。

【００４５】請求項２に記載の定着用ヒータによれば、
請求項１に記載の定着用ヒータの効果に加えて次の効果
を有する。すなわち、通電端子の少なくとも一方は基板
の一面に形成されているので、一対の給電端子および一
対の通電端子は、少なくとも一対の一方が基板の一面に
設けられているから、この一面が露出するように定着用
ヒータを画像形成装置に装着すれば、端子の位置がわか
り易く例えばコネクタ等を用いての接続作業が行い易
い。

【００４６】また、基板の両端にコネクタを装着するこ
とになるため、このコネクタで定着用ヒータと画像形成
装置との固定を行えるようにすれば、定着用ヒータをそ
の両端部において固定でき、その他の固定手段の一部ま
たは全部を省略でき、定着ヒータの画像形成装置への組
込み作業を簡素化できる。

【００４７】請求項３に記載の定着用ヒータによれば、
抵抗発熱体への通電電流とサーミスタへの通電電流は基
板によって遮断されサーミスタを流れる温度検知信号へ
の雑音の侵入を防止できるとともに、抵抗発熱体とサー
ミスタとの距離が十分に小さくサーミスタへ抵抗発熱体
の温度を素早く伝えることができる。

【００４８】請求項４に記載の定着用ヒータによれば、
各給電端子は基板の表裏面にそれぞれ別れて設けられて
いるため、基板平面上における両端子の距離を十分に近
付けることができ、最も好ましくは重ねることができ
る。したがって、両端子を１つのコネクタで給電を行う
場合であってもこのコネクタを小型にすることが可能と
なる。

【００４９】請求項５に記載の画像形成装置によれば、
請求項１ないし４のいずれか一記載の定着用ヒータを備
えているため、請求項１ないし請求項４に記載の定着用
ヒータの効果を有する。そして、これにより、定着用ヒ
ータの組込み作業性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着用ヒータの一実施形態を示す正面
図。

【図２】同じく背面図。

【図３】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】本発明の定着用ヒータの一実施形態の要部断面
図。

【図５】同じく他の要部断面図。

【図６】同じく要部正面図。

【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図８】エレクトロマイグレーンョンに関する特性図。

【図９】抵抗発熱体の抵抗測定方法に関する説明図。

【符号の説明】

２１…基板 ２２…抵抗発熱体 ２４，３１…給電パターン ３５，３６…通電パターン ２８，３２…給電端子 ２６，２７…通電端子 ２９，３３…スルーホール ３０，３４…貫通導電部材 ３７…サーミスタ ３８，３９…保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−81877（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−297087（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204981（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−134667（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−205851（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 H05B 3/02 H05B 3/20 - 3/38

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】細長い電気絶縁性の基板と、基板の一面に
   形成された細長い抵抗発熱体と、抵抗発熱体の一端に電
   気的に接続され基板の一面の一端部に形成された給電端
   子と、抵抗発熱体の他端に電気的に接続され基板の一端
   部に形成された他の給電端子と、抵抗発熱体と熱結合し
   て基板の他面に形成され一対の電極を有するサーミスタ
   と、それぞれの一端がサーミスタの各電極に電気的に接
   続され基板の他面に形成された一対の通電パターンと、
   一対の通電パターンの他端にそれぞれ電気的に接続され
   基板の他端部に形成された一対の通電端子と、を具備し
   ていることを特徴とする定着用ヒータ。
2. 【請求項２】通電端子の少なくとも一方は基板の一面に
   形成され、一方の通電パターンの他端に基板を貫通する
   スルーホールを介して電気的に接続されていることを特
   徴とする請求項１に記載の定着用ヒータ。
3. 【請求項３】サーミスタは抵抗発熱体のほぼ真裏に形成
   されていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   定着用ヒータ。
4. 【請求項４】他の給電端子は基板の他面に形成され、抵
   抗発熱体の他端に基板を貫通するスルーホールを介して
   電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれか一記載の定着用ヒータ。
5. 【請求項５】記録体にトナーを付着させて所要の画像を
   形成する画像形成手段と、請求項１ないし４のいずれか
   一記載の定着用ヒータにより、記録材に付着しているト
   ナーを定着させる定着手段と、を具備していることを特
   徴とする画像形成装置。